Беспроводное питание: Система беспроводного питания — Проект АСК Лаборатория

Система «Зарядная комната» обеспечивает питание фонарей, телефонов, ноутбуков без проводов

Исследователи из Университета Мичигана и Университета Токио разработали систему для безопасной доставки электричества по воздуху, потенциально превратив целые здания в зоны беспроводной зарядки.

Детальнее в новом исследовании , опубликованном в Nature Electronics , технология может доставить 50 ватт мощности с использованием магнитных полей.

Автор исследования Алансон Сэмпл, профессор компьютерных наук и инженерии UM, говорит, что в дополнение к телефонам и ноутбукам эта технология также может питать имплантированные медицинские устройства и открывать новые возможности для мобильной робототехники в домах и на производственных объектах. Команда также работает над внедрением системы в пространствах, меньших размера комнаты, например, в ящике для инструментов, который заряжает инструменты, размещенные внутри.

«Это действительно увеличивает мощность вездесущего компьютерного мира — вы можете подключить компьютер к чему угодно, даже не беспокоясь о зарядке или подключении к сети», — сказал Сэмпл. «Существует также множество клинических применений; сегодняшним сердечным имплантатам, например, требуется провод, который проходит от насоса через тело к внешнему источнику питания. Это могло бы устранить такую необходимость, снизив риск заражения и улучшив качество лечения пациентов.»

Команда, возглавляемая исследователями из Токийского университета, продемонстрировала технологию в специально построенной алюминиевой испытательной комнате размером примерно 3 на 3 метра. В комнате они обеспечивают беспроводное питание ламп, вентиляторов и сотовых телефонов, которые могут потреблять ток из любой точки комнаты, независимо от расположения людей и мебели.

Готовая зарядная комната, расположенная в Токийском университете. Предоставлено: Токийский университет.

По словам исследователей, эта система является значительным улучшением по сравнению с предыдущими попытками создания систем беспроводной зарядки, в которых использовалось потенциально опасное микроволновое излучение или требовалось разместить устройства на специальных зарядных площадках. Вместо этого ученые используют проводящую поверхность на стенах комнаты и проводящий полюс для генерации магнитных полей.

Устройства используют магнитное поле с помощью катушек, которые можно интегрировать в электронику, например, в сотовые телефоны. Исследователи говорят, что систему можно легко масштабировать до более крупных сооружений, таких как фабрики или склады, при этом соблюдая существующие правила безопасности для воздействия электромагнитных полей.

«Что-то подобное было бы проще всего реализовать в новом строительстве, но я думаю, что возможны и модификации», — сказал Такуя Сасатани, исследователь из Токийского университета и автор-корреспондент исследования. «В некоторых коммерческих зданиях, например, уже есть металлические опоры, и должна быть возможность распыления проводящей поверхности на стены, возможно, аналогично тому, как делают фактурные потолки».

По словам Сэмпла, ключом к созданию системы является создание резонансной структуры, которая могла бы создавать магнитное поле размером с комнату, ограничивая при этом вредные электрические поля, которые могут нагревать биологические ткани.

В решении команды использовались устройства, называемые сосредоточенными конденсаторами. Помещенные в полости стен, они создают магнитное поле, которое резонирует через комнату, удерживая электрические поля внутри самих конденсаторов. Это преодолевает ограничение предыдущих беспроводных систем электропитания, которые ограничиваются либо передачей большого количества энергии на несколько миллиметров, либо очень маленьким количеством энергии на большие расстояния.

Конденсаторы с сосредоточенными параметрами, установленные в полостях стены в комнате для беспроводной зарядки. Предоставлено: Токийский университет.

Второе препятствие заключалось в том, как создать магнитное поле, которое достигает каждого угла комнаты — магнитные поля имеют тенденцию распространяться по кругу, создавая мертвые зоны в квадратной комнате. Кроме того, приемники должны быть выровнены по полю определенным образом, чтобы потреблять энергию.

«Вытягивание энергии с помощью катушки во многом похоже на ловлю бабочек сеткой», — сказал Сэмпл.  «Уловка состоит в том, чтобы как можно больше бабочек кружили по комнате во всех возможных направлениях. Таким образом, вы будете ловить бабочек независимо от того, где находится ваша сеть или в какую сторону она направлена».

Для этого система генерирует два отдельных трехмерных магнитных поля. Один движется по кругу вокруг центрального полюса комнаты, а другой кружится по углам, путешествуя между соседними стенами. Такой подход устраняет мертвые зоны, позволяя устройствам получать электроэнергию из любой точки пространства.

Испытания с анатомическими манекенами показали, что система может подавать не менее 50 Вт мощности в любое место в комнате без превышения рекомендаций FCC по воздействию электромагнитной энергии. Сэмпл сказал, что, однако, вполне вероятно, что можно будет обеспечить более высокие уровни мощности при дальнейшей доработке системы.

Исследователи отмечают, что внедрение системы в коммерческих или жилых помещениях, скорее всего, займет годы. В настоящее время они работают над тестированием системы в здании в университетском городке UM.  Они будут реализовывать это как модернизацию, так и новое строительство в серии помещений, в которых используются стандартные методы строительства, с датой завершения, установленной на эту осень.

В команду также входит Ёсихиро Кавахара, профессор электротехники и информационных систем Токийского университета. Исследование было поддержано Японским агентством науки и технологий и Японским обществом содействия науке.

Дополнительная информация: Sasatani, T. и др., Магнитоквазистатическая беспроводная передача энергии в масштабе комнаты с использованием многомодового резонатора на основе резонатора. Нат Электрон (2021). doi.org/10.1038/s41928-021-00636-3

Иллюстрация: Зал для беспроводной зарядки строится в Токийском университете. Предоставлено: Токийский университет.

 

Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК

 

Source:
Tech Xplore

Теги: Бесконтактная зарядкаПередача энергииЭлектропитание

Беспроводное питание светодиодов.

Индукционный LED светильник своими руками — (RU) FORUM

COUPONS

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

Go to topic listing

---

---

• This could be because it needs configuring, is unable to show on this page, or will show after reloading this page.» data-controller=»core.front.widgets.block»>
  

  Similar Content

  • Как сделать светящиеся воздушные шары с гелием

    By
    shariki, December 26, 2016

      

    • светодиоды
    • shariki

    • December 26, 2016

  • Интерактивная карта мира с подсветкой

    By
    SMD, November 4, 2016

      

    • светодиоды
    • Ярослав

    • January 27, 2017

  • • ColorPlay

    • March 5, 2017

  • Светодиодные часы своими руками

    By
    ColorPlay, September 9, 2015

      

    • светодиоды
    • ColorPlay

    • March 5, 2017

  • • Ярослав

    • March 12, 2017

• This could be because it needs configuring, is unable to show on this page, or will show after reloading this page.» data-controller=»core.front.widgets.block»>
  

  PROJECTS LIGHTING:

• NEW IDEAS IN LIGHTING

• Who’s Online
    0 Members, 0 Anonymous, 50 Guests
  (See full list)
  

  • There are no registered users currently online
• This could be because it needs configuring, is unable to show on this page, or will show after reloading this page.» data-controller=»core.front.widgets.block»>
  

  Member Statistics

Технология беспроводной передачи энергии произвела революцию на рынке автоматизации дома

12 сентября 2022 г.

Новая технология знаменует собой начало конца для зарядки устройств со стационарным оборудованием.

По данным GlobalData, к 2025 году рынок автоматизированных домов достигнет 75 млрд фунтов стерлингов (87,8 млрд долларов США). Фото: a-image / Shutterstock.

Южнокорейские исследователи успешно протестировали новый метод беспроводной передачи энергии через инфракрасный свет. Исследователи смогли передать энергию по беспроводной сети на расстояние 30 метров, чтобы зажечь светодиод.

Эта новая система знаменует собой начало конца для зарядки устройств со стационарным оборудованием. Представьте свой дом или офис без проводов — эта новая технология может стать прорывом в реальных системах беспроводной зарядки мобильных устройств и датчиков Интернета вещей (IoT)

Как работает система?

Эта революционная технология очень привлекательна для инвесторов благодаря своей простой и компактной конструкции. Система, разработанная в Университете Седжонг, основана на передатчике, который излучает инфракрасный луч, и приемнике, который преобразует его в электрическую энергию. Впечатляющее расстояние между передатчиком и приемником в 30 м может быть достигнуто под углом 360 градусов, охватывая диапазон большинства домашних и офисных помещений. Кроме того, размер его приемника составляет всего 10 мм x 10 мм, что позволяет легко установить его на любое мобильное устройство.

Важно отметить, что безопасность системы также была проверена и признана безопасной при контакте с человеческими глазами или кожей. Это было проверено путем помещения человеческой руки перед передатчиком, после чего система перешла в режим пониженного энергопотребления.

Оставляя стационарное оборудование позади

На протяжении многих лет Apple, Samsung и другие ведущие производители смартфонов выпускали несколько версий «беспроводных» зарядных устройств для своих последних интеллектуальных продуктов. Тем не менее, этот новый метод передачи энергии может произвести настоящую революцию на рынке, предоставив альтернативу существующим системам зарядки без использования рук. Современные беспроводные зарядные устройства основаны на индукционном подключении, что не позволяет исключить стационарный элемент зарядных систем. Инфракрасный свет, наряду с другими испытанными методами, такими как системы передачи микроволновой энергии (MPTS), являются новыми технологиями, которые обеспечат действительно беспроводное будущее.

По данным GlobalData, к 2025 году рынок автоматизированных домашних хозяйств достигнет 75 млрд фунтов стерлингов (87,8 млрд долларов США). Лидеры отрасли Alibaba, Amazon и Google будут стремиться внедрить эту новую технологию в свои существующие автоматические колонки, Tmall Genie, Echo и NEST. , соответственно. Новая технология дополнит их целостный подход к автоматизации дома.

От автоматизированных домов к умным городам

Если бы можно было беспроводным образом заряжать устройства в доме с помощью инфракрасного света, могли бы мы распространить это на городскую сферу? Теоретически передатчик можно установить где угодно и обеспечить беспроводную зарядку приемника в пределах досягаемости. Электроэнергетические и телекоммуникационные компании рассмотрят возможность будущего, в котором электрические сети будут использоваться для зарядки мобильных устройств. В будущем потребитель сможет заряжать свои устройства в любом месте за дополнительную плату, добавленную к их ежемесячному счету.

Кроме того, интерес к этой новой технологии проявился и на рынке электромобилей (EV). В Китае исследователи изучают возможность беспроводной зарядки электромобилей с использованием автобусных маршрутов в городских районах. С практической точки зрения, производители электромобилей могут даже превратить свои существующие зарядные станции на парковках в беспроводные.

Необходимые доработки

Несмотря на оптимизм, южнокорейские исследователи предупреждают, что доработки новой инфракрасной системы необходимы. Они продолжают работать над повышением эффективности передатчика и разработкой способа одновременного использования системы на нескольких приемниках. Также требуются дальнейшие исследования по подключению батареи к приемнику для создания системы зарядки.

Эта новая технология, будь то внутри или снаружи дома, изменит представление потребителей об умных продуктах. Таким образом, инвесторы будут все больше обращать внимание на лабораторные разработки в области беспроводной передачи электроэнергии.

Информация о компаниях

Apple Inc

ООО «Гугл»

Али-Баба

Университет Седжон

ГНЕЗДО

Просмотреть все

Еще комментарий

Посмотреть больше

Добро пожаловать в эпоху беспроводного электричества

Беспроводное электричество — это 100-летняя мечта, которая может стать реальностью в ближайшие годы. Появление беспроводной зарядки, электромобилей, 5G и необходимость большей устойчивости привели к развитию полностью работоспособной технологии беспроводной передачи в разных частях мира.

От американской Wave Inc. до японской Space Power Technologies и новозеландского энергетического стартапа Emrod — существует ряд компаний, которые в настоящее время работают над технологией беспроводной передачи энергии. Для некоторых систем также начались полевые испытания, и будет интересно посмотреть, кто первым в этой гонке предложит эффективное, экономичное и жизнеспособное решение для беспроводного электричества.

История и наука о беспроводной передаче энергии 

Источник: Limor Zellermayer/Unsplash

Прежде чем мы перейдем к различным революционным инициативам, касающимся беспроводного электричества, важно понять его происхождение и основную концепцию этой технологии, которая делает ее надежным выбором для будущих потребностей в электроэнергии.

В 1891 году сербско-американский изобретатель Никола Тесла сконструировал катушку Теслы, уникальное устройство, которое работало на принципе электрического резонанса и могло передавать электричество без проводов. Однако катушка могла проводить электричество по беспроводной сети только на короткие расстояния, и из-за ее ограниченного потенциала она не оказалась практическим приложением для беспроводной передачи электроэнергии.

Никола Тесла. Источник: Tonnelé and Co./Wikiemedia Commons

Тесла все еще был одержим своей идеей беспроводной энергии, поэтому в последующие годы он работал над созданием энергетической станции, которая могла бы осуществлять высоковольтную беспроводную передачу энергии (WPT). В ходе этого эксперимента Тесла стремился передавать сообщения по беспроводной сети на большие расстояния, используя либо серию стратегически расположенных башен, либо систему подвешенных воздушных шаров.

Он построил станцию ​​беспроводной передачи на Лонг-Айленде (называемую Теслой или Башней Уорденклиффа), которая, по его мнению, могла продемонстрировать возможность беспроводной передачи электроэнергии на большие расстояния. К сожалению, инвестор Дж. П. Морган отказался выделить дополнительные средства на его эксперименты, и в 1919 году проект был закрыт. 06 и позже снесены.

Никола Тесла, возможно, умер в 1943 году, так и не осуществив свою мечту о беспроводном электричестве, но за последние 100 лет ряд экспериментов и исследований доказывает, что гениальный изобретатель, возможно, был на правильном пути в своем подходе к использованию земли. проводов в качестве среды для передачи беспроводной энергии.

В настоящее время разрабатываются различные методы беспроводной передачи энергии, и проводятся исследования по их широкомасштабному внедрению: 

Источник: NASA/Unsplash

Это перспективный метод, предполагающий использование солнечной энергии спутников, размещенных на высокой околоземной орбите. Спутник будет преобразовывать солнечный свет в энергию; эта энергия состоит из микроволн. Затем эти микроволновые сигналы будут передаваться на наземную антенну или на главную сетевую станцию.

Самый популярный

Оттуда сигналы будут передаваться на базовую сетевую станцию, которая будет преобразовывать микроволны в электричество постоянного тока. На сетевой станции электроэнергия также будет преобразовываться в энергетические пакеты, аналогичные интернет-пакетам данных, которые будут передаваться в отдельные дома и храниться в приемнике энергии.

Недавно Калифорнийский технологический институт объявил, что член совета директоров Дональд Брен, который также является владельцем инвестиционной компании Irvine Company, пожертвует 100 миллионов долларов на проект Калифорнийского технологического института по космической солнечной энергии (SSPP). Этот амбициозный проект направлен на создание спутниковой и микроволновой беспроводной энергетической сети, которая могла бы стабильно поставлять электроэнергию в любую точку Земли.

Источник: Daniel Clay/Unsplash

В этом методе микроволновое излучение преобразуется в электроэнергию постоянного тока с помощью микроволнового приемника и выпрямителя постоянного тока. Наивысший КПД, достигнутый при передаче СВЧ-энергии, составил 84%, что было зафиксировано в 1975, разработанной командой из Японии, но системы с более высокой выходной мощностью имеют более низкую эффективность. Следующей целью будет достижение высокоэффективной передачи энергии на большие расстояния.

Исследование, опубликованное в августе 2021 года в Университете Цукуба, Япония, показывает, что высокоэнергетическое микроволновое излучение может выступать в качестве эффективного беспроводного источника энергии для запуска ракет в космос. Когда ракета отправляется в космос, топливо составляет около 90% ее веса, эту нагрузку можно устранить за счет использования этой беспроводной энергетической технологии на основе микроволнового излучения.

• Лазерная передача

Было показано, что наиболее эффективными преобразователями постоянного тока в лазер являются твердотельные лазерные диоды, подобные тем, которые коммерчески используются в оптоволоконной и лазерной связи в свободном пространстве. Лазерная передача позволяет фотогальваническому приемнику принимать лазерные лучи и генерировать из них электроэнергию. Преимущество лазерной передачи энергии заключается в том, что лазерными лучами легче управлять для беспроводной передачи электроэнергии на большие расстояния.

Беспроводная энергетика больше не мечта Новой Зеландии

Источник: Samuel Ferrara/Unsplash

Энергетический стартап Emrod вскоре проведет испытания прототипа беспроводной энергетической инфраструктуры в Новой Зеландии. Если испытание пройдет успешно, это станет большим толчком для планов правительства Новой Зеландии по организации беспроводной передачи энергии по всей стране.

Компания Emrod разработала уникальную телеэнергетическую технологию, использующую беспроводную сеть антенн и ректенн (выпрямляющих антенн), передающих энергию в виде электромагнитных волн дальнего действия из одной точки в другую. Сначала электричество проводится через антенны в виде неионизирующего луча, имеющего частоту, эквивалентную радиоволнам.

По данным компании, «лазерная защитная шторка малой мощности гарантирует, что передающий луч немедленно отключится, прежде чем какой-либо движущийся объект (например, птица или вертолет) сможет достичь основного луча, гарантируя, что он никогда не коснется чего-либо, кроме чистого воздуха. »

Emrod утверждает, что эта технология хорошо подходит для гористой местности Новой Зеландии и может выдерживать различные погодные условия региона. Технология беспроводной передачи электроэнергии на основе ректенн также считается благом для районов, где традиционные электрические сети не могут быть установлены из-за финансовых или географических ограничений.

Хотя проект поддерживается правительством Новой Зеландии, генеральный директор Emrod Грег Кушнир предполагает, что люди могут выступать против беспроводного электричества так же, как они скептически относятся к технологии 5G. Он считает, что реальная задача, связанная с этим проектом, заключается в том, чтобы убедить людей в том, что беспроводное электричество от Emrod не приводит к вредному излучению.

У Emrod также есть офис в Бостоне, и существует большая вероятность того, что следующий проект компании по производству беспроводного электричества может быть реализован в США.

Некоторые другие новаторские инициативы в области беспроводной передачи энергии

Источник: Дональд Джианнатти/Unsplash

Новое десятилетие 21-го века требует экологически чистых и безграничных энергетических решений. Беспроводное электричество, которое является прекрасной альтернативой традиционным источникам энергии, может произвести революцию в секторе экологически чистой энергии. Это также является причиной того, что в сегменте WPT происходит так много интересных разработок:

• Wireless Advanced Vehicle Electrification (WAVE) — американская технологическая компания, которая производит беспроводные энергетические решения для электромобилей средней и большой мощности. Системы зарядки, предоставляемые Wave, могут быть установлены под землей, под дорогами или на парковках и способны обеспечивать беспроводную мощность до 1 мегаватта.
  Недавние сообщения предполагают, что новый электрический грузовик Tesla Semi может использовать технологию индуктивной беспроводной зарядки от Wave для удовлетворения своих потребностей в электроэнергии.
• Beyond Earth — некоммерческий исследовательский институт, предложивший концепцию создания полнофункциональной спутниковой солнечной системы передачи энергии. В институте утверждают, что предлагаемая беспроводная система может обеспечить питание промышленных приложений на Земле, а также человеческих операций на Луне.
  
  
  Предлагаемая энергосистема будет состоять из двух основных блоков; космический солнечный спутник, который будет получать энергию от солнца и обрабатывать ее через свои фотоэлектрические элементы, концентраторы и субблоки БПЭ, а также приемник ректенны, который будет передавать энергию на землю или луну в соответствии с требованиями.
  Институт рекомендует к 2030 году завершить проект беспроводной энергетической системы на основе солнечных спутников.
• Департамент транспорта штата Индиана (INDOT) объединил усилия с Университетом Пердью и немецкой цементной компанией Magment для тестирования магнитных цементных дорог, которые могли бы заряжать электромобили во время движения по ним. На первом этапе Purdue проведет лабораторные испытания, чтобы подтвердить жизнеспособность предлагаемых намагниченных дорог.
  
  
  После одобрения университетом будет построена тестовая автомагистраль длиной 1312 футов (400 метров) с использованием магнитного цемента от Magment, а затем будут проведены дорожные испытания с использованием грузовиков мощностью 200 кВт. Если испытания окажутся успешными, государство в дальнейшем будет использовать технологию для развития дорог общего пользования.
  Этот проект беспроводной зарядки на земле является частью инициативы ASPIRE (Продвижение устойчивого развития за счет энергетической инфраструктуры для электрификации дорог), поддерживаемой Национальным научным фондом и многими другими государственными и частными институтами.
• WiTricity, американская компания, также работает над технологией парковки и зарядки, целью которой является зарядка электромобилей через магнитные резонаторы, когда транспортные средства припаркованы.